FI116305B - Methods and devices for utilizing water energy - Google Patents

Description

Translated fromFinnish

116305116305

MENETELMÄ JA LAITTEISTO VESIENERGIAN HYÖDYNTÄMISEKSIMETHOD AND APPARATUS FOR UTILIZATION OF WATER ENERGY

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä vesienergian hyödyntämiseksi ja siirtämiseksi vesistöissä. Keksin-5 nön kohteena on myös laitteisto vesienergian hyödyntämiseksi vesistöissä.The present invention relates to a method for the utilization and transfer of hydropower in water bodies according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an apparatus for utilizing water energy in water bodies.

Nykyään vesistöjen ruoppauksessa ja puhdistuksessa käytetään konventionaalisia laitteistoja, joissa käyttömoottorit useimmiten ovat bensiinikäyttöisiä polttomoottoreja. Polttomoottoreiden käyttö kuitenkin kuluttaa polttoainetta sekä 10 saastuttaa ilmaa ja vesistöjä. Lisäksi tällaisissa moottoreissa on suhteellisen kova ääni.Nowadays conventional dredging and purification of waterways is used, where the propulsion engines are mostly gasoline fueled internal combustion engines. However, the use of internal combustion engines consumes fuel and pollutes air and water. In addition, such motors have a relatively loud noise.

US 4264105 esittää ruoppauslaitteistoa, jossa pohjaa ruoppaava laite siirtää lietettä ylemmältä tasolta alemmalle. US 4398362 esittää vastaavaan tarkoituk-15 seen soveltuvaa imuturbiinia. US 6178670 esittää vedenalaista louhintalaitteis-toa, jossa käytetään imukanavaa, jolla on yhteys merenpohjan ja siitä etäisyydellä olevan toisen paikan välillä.US 4,264,105 discloses a dredging apparatus in which a bottom dredging device moves slurry from an upper level to a lower level. US 4398362 discloses a suction turbine suitable for this purpose. US 6178670 discloses an underwater quarrying apparatus utilizing a suction channel which communicates between the seabed and another location at a distance.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan epäkohdat ja 20 saada aikaan aivan uudenlainen järjestelmä vesistöissä käytettävien ruoppaus-ja puhdistuslaitteistojen sekä vastaavien käyttövoiman aikaansaamiseksi.The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art and to provide a completely new system for providing dredging and purifying equipment for water bodies and the like.

• ·• ·

Keksinnön mukaisessa järjestelmässä käytetään hyväksi vesistöjen korkeusero- • » » ja sekä niitä hyödyntävää lappoilmiötä, jossa imuputkessa syntyvää virtausta » » * > 25 hyödynnetään esimerkiksi ruoppauksessa käytettävän laitteiston käyttövoimana ' ‘ : imuputkeen liitetyn imuturbiinin avulla.The system according to the invention takes advantage of the difference in the height of the water bodies and of the siphon effect utilizing them, whereby the flow generated in the suction pipe is utilized, for example, by the power of dredging equipment by a suction turbine connected to the suction pipe.

>.* · ·>. * · ·

Keksinnön mukaisen järjestelmän eräässä sovellutusmuodossa voidaan ruoppauksessa ja veden puhdistuksessa syntyvä liete ja muu jäte poistaa järvestä 30 samaa imuputkea pitkin.In one embodiment of the system of the invention, sludge and other waste generated by dredging and water purification can be removed from the lake 30 via the same suction line.

‘ »'»

Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tunnus- v » ’;;;' omaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.In detail, the method and apparatus of the invention are characterized by: characteristic features are set forth in the appended claims.

• · : V; 35 Keksinnön avulla aikaansaadaan erittäin ympäristöystävällinen ja toimintavarma järjestelmä käyttövoiman syöttämiseksi vesistössä käytettävän ruoppaus-, puhdistus-, tai vastaavaan käsittelylaitteistoon.• ·: V; The invention provides a highly environmentally friendly and reliable system for supplying propulsion power to dredging, purifying, or similar treatment equipment used in waterways.

2 1163052, 116305

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 5 kuvio 1 esittää keksinnön mukaisia, järvellä liikkuvia ruoppauslaitteistoja, kuvio 2 esittää ruoppauslaitteiston ajolauttaa, kuvio 3 esittää keksinnön mukaista ruoppauslaitteistoa sivulta, 10 kuvio 4 esittää imuputken päässä olevaa imuturbiinia, ja kuvio 5 esittää ruoppauslaitteistoa yksityiskohtaisemmin.In the following, the invention will be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. in more detail.

15 Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisia järven 1 ruoppauslaitteistoja, joissa on ruoppauslaitteen kannatuslauttana toimiva ajolautta 2, ohjausvaijerit 3 sen ohjaamiseksi, imuputki 4, joka johdetaan järven laskuojaan 7 tai muuta kautta alempana olevalle saostusalueelle, sekä ranta-alukset 5 tai ohjauslautat 6, joilla ajolautan siirtymistä ohjataan.Figure 1 illustrates dredging equipment for a lake 1 according to the invention with a raft 2 serving as a raft for dredging equipment, guide wires 3 for guiding it, a suction tube 4 leading to a lake drain 7 or otherwise to a lower sedimentation area, and shore 5 controlled.

2020

Keksinnön mukaisesti imuputki 4 johdetaan alempana olevaan saostusaltaaseen. Prosessiin tarvittava käyttöenergia saadaan imuputken ja ruoppauslait- # · » · teen väliin kytketystä imuturbiinista, joka käyttää hyväksi imuputkessa lappoil- : · .: miön avulla tapahtuvaa veden virtausta.According to the invention, the suction pipe 4 is led to a lower settling tank. The operating energy required for the process is obtained from a suction turbine connected between the suction pipe and the dredger, which utilizes the flow of water through the suction pipe through the suction pipe.

• * : 25 '·' Kuvion 2 esittämässä ajolautassa on vaijeriohjaimet 21, vastapainon kannatus- *: i vaijerit 22, ja vesihydraulimoottori 23 vaijerivedolle. Lisäksi siinä voi olla suun- : “': nanvaihtokytkin 24 vesihydraulimoottorille ja vaijerissa oleva ohjausrajoitin 25.• *: 25 '·' The rig shown in Figure 2 has cable guides 21, counterweight support * ropes 22, and a water hydraulic motor 23 for cable traction. In addition, it may have a mouth change switch 24 for a water hydraulic motor and a control limiter 25 on the cable.

30 Ruoppauslaitteistossa on kuvion 3 mukaisesti kannatus-/ajolauttaan liitetty kan-natus/kevennysharus ja 31 siinä vastapaino 32 sekä käyttövaijerit 33 ohjausta » '·’ varten oikealle ja vasemmalle. Ruoppauslaite liikkuu pohjaa pitkin, ja siinä on imuturbiini 34, ja runkoon sovitetut ajotelat 35 ja jyrsijä/syöttörullat 36. Imuput-•,..: kea kannattelee kannatuskellukkeet 37, ja lisäksi on vakautuspainot 38.The dredging apparatus has a support / lightening arm coupled to a support / trolley as shown in Fig. 3 and has a counterweight 32 and drive wires 33 for right and left-hand steering. The dredger moves along the bottom and has a suction turbine 34, and chassis-mounted drive rollers 35 and a milling / feed roller 36. The suction tube is supported by support floats 37, and furthermore has stabilizing weights 38.

35 3 11630535 3 116305

Imuturbiinissa 34 on imuputken päähän liitetyt päävetoakseli 41 ja turbiinisii-piosa 42. Sen perään on liitetty vesihydraulipumppu 43 ajotela- ja siirtovaijeri-ym. käytölle.The suction turbine 34 has a main drive shaft 41 and a turbine blade section 42 connected to the end of the suction pipe. A water hydraulic pump 43 is connected to the suction pipe and transmission cable etc. use.

5 Varsinainen ruoppauslaite koostuu kuvion 5 mukaisesti rungosta 51 ja siihen liitetyistä ohjausvetovaijerin ohjausrullista 52, telavetorullasta 53 ja jyrsivistä syöttörullista 54 (etu- ja taka-), joissa veto on esim. kumihammashihnalla 55 pääakselista 56. Runkoon on sovitettu myös imuputken pää ja imuturbiini. Imu-aukossa on rajoitus. Laitteisto kallistuu ajosuuntaan pääakselin 1 varassa n. 10 10 - 30° ajotelaan nähden, jolloin etutela jyrsii ja takatela viimeistelee. Kallistumi nen tapahtuu vesihydraulisylintereillä, samalla kun ajosuunta vaihtuu. Lietteen I poisto tapahtuu imuputken kautta.The actual dredging device consists, as shown in Fig. 5, of a body 51 and associated guide roller guide rollers 52, a roller pulling roller 53 and a milling feed roller 54 (front and rear) driven by, for example, a rubber toothed belt 55 from a main shaft 56. There is a restriction in the suction opening. The equipment tilts in the driving direction on the main axis 1 about 10 10 to 30 ° relative to the drive roller, whereby the front roller mills and the rear roller completes. The tilt is done by the hydraulic cylinders while the direction of travel is reversed. The removal of sludge I occurs via the suction line.

Ajolautan ohjaus voi tapahtua myös sähköisesti elektroniikka yksikön avulla, 15 johon voidaan liittää myös esim. GPS-paikannusjärjestelmä ajolautan paikantamiseksi ja oikeaan kulkusuuntaan ohjaamiseksi. Laitteistossa olevan vesihyd-raulikäyttöisen generaattorin tuotetaan elektroniikan ym. tarvitsema sähköenergia.The board may also be controlled electronically by means of an electronic unit 15, which may also be fitted with, for example, a GPS positioning system for locating and steering the board. The hydroelectric generator in the equipment produces the electrical energy needed by electronics and others.

20 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljem-4 . pänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä keksinnön mukaista , . imuturbiinilaitteistoa voidaan käyttää myös esimerkiksi vedenpuhdistus-, hape- tus- tai vedenliikutuslaitteiston (vedenpinnan liikutus tai turbiinipuhallus jääty-·' 25 misenestoon esim. luonnonsuojelutarkoituksiin tai rantojen sulana pitämiseksi, : : suihkulähteet yms.) energianlähteenä. Laitteistolla voidaan suorittaa esimerkiksi ' ’': vesistön pinnankorkeuden säätelyä itseohjautuvasti.It will be apparent to one skilled in the art that various embodiments of the invention are not limited to the above example, but may vary as follows. within the scope of the following claims. Thus, according to the invention,. The suction turbine equipment can also be used as an energy source for, for example, water purification, oxidation or water movement equipment (water movement or turbine blasting for antifreeze, eg for nature conservation purposes or for keeping the beaches frost-free: fountains, etc.). For example, the apparatus can be used to perform '' ': self-guiding water level control.

»»

Claims (10)

Translated fromFinnish

1. Menetelmä vesienergian hyödyntämiseksi vesistöissä, tunnettu siitä, että vesistöön on järjestetty järven (1), lammen tai vastaavan yhteyteen siitä 5 poistuvaa vettä varten imuputkijärjestelmä (4), jonka putken korkeusvaihtelujen avulla siihen saadaan aikaan lappoilmiön avulla nesteen virtaus, ja että imuputkijärjestelmään liitettävän virtausmuuntimen, kuten imuturbiinin (34), avulla imuputken virtausenergia muutetaan vesistön käsittely la itteiston käyttö-energiaksi. 10A method for utilizing hydroelectric power in water systems, characterized in that a suction pipe system (4) is provided for the water exiting the lake (1), pond or the like, the fluctuation of which is caused by a siphon flow of a fluid to the suction pipe , such as a suction turbine (34), converts the flow energy of the suction pipe into the operating energy of the water treatment plant. 102. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä veden puhdistamiseksi tai vesistön ruoppaamiseksi, tunnettu siitä, että syntyvä liete tai vastaava jäte tai ainakin osa sitä ohjataan imuputkea (4) pitkin pois ko. vesistön osalta.Method for purifying or dewatering water according to claim 1, characterized in that the sludge or the corresponding waste or at least part of it is diverted along the suction pipe (4). for water.3. Laitteisto vesienergian hyödyntämiseksi vesistöissä, tunnettu siitä, että siinä vesistöön on järjestetty järven (1), lammen tai vastaavan yhteyteen siitä poistuvaa vettä varten imuputkijärjestelmä (4), jonka putken korkeusvaihtelujen avulla siihen saadaan aikaan lappoilmiön avulla nesteen virtaus, ja että siinä on imuputkijärjestelmään liitettävä virtausmuunnin, kuten imuturbiini 20 (34), jonka avulla imuputken virtausenergia muutetaan vesistön käsittelylaitteis- ton käyttöenergiaksi. . . 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto veden puhdistamiseksi tai vesis- • * · /’;* tön ruoppaamiseksi, tunnettu siitä, että imuputkijärjestelmä (4) on liitetty ruop- ♦ · · ”: · 25 paus- tai puhdistuslaitteistoon (34-36) siten, että siinä on imuputki, jota pitkin r : syntyvä liete tai vastaava jäte tai ainakin osa sitä on ohjattavissa ':' ‘ '· pois ko. vesistön osalta.3. Apparatus for utilizing hydroelectric power in watercourses, characterized in that a suction pipe system (4) is provided for the discharge of water in connection with a lake (1), a pond or the like. a coupled flow transducer, such as a suction turbine 20 (34), which converts the suction pipe flow energy into the operating energy of a water treatment plant. . . Apparatus for purifying water or dredging water according to claim 3, characterized in that the suction pipe system (4) is connected to a dredging or purifying apparatus (34-36) , that it has a suction pipe along which r: sludge or similar waste or at least part of it can be directed ':' '' · out of the s. for water.4 1163054, 1163055. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto veden puhdistamiseksi tai vesis-30 tön ruoppaamiseksi, tunnettu siitä, että imuputken syöttöpään yhteyteen on *. järjestetty pyörillä, teloilla (35) tai vastaavilla varustettu liikutuslaitteisto sen lii kuttamiseksi, jossa on kytkinlaite pyörivän virtausmuuntimen liikkeen välittämi-seksi sille. : 35Apparatus for purifying water or dewatering water according to claim 3, characterized in that the suction pipe is connected to the supply head *. an actuating device provided with wheels, rollers (35) or the like for moving it, having a coupling device for transmitting to it a motion of a rotary flow converter. : 356. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto veden puhdistamiseksi tai vesis- ; ‘ tön ruoppaamiseksi, tunnettu siitä, että siinä on edullisesti pyörivät ruoppaus- 5 116305 tai puhdistusosat (54), ja että laitteisto on järjestetty liikkumaan pitkin vesistön pohjaa.Apparatus for purifying water or water according to claim 3; Dredging, characterized in that it preferably has rotatable dredging or cleaning portions (54), and that the apparatus is arranged to move along the bottom of the water body.7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto veden puhdistamiseksi tai vesis-5 tön ruoppaamiseksi, tunnettu siitä, että siinä on ajolautta (2), johon ruoppausta! puhdistuslaitteisto on ripustettu vaijereiden tms. avulla, ja käyttökoneisto lautan liikuttamiseksi.Apparatus for purifying water or dredging water according to claim 3, characterized in that it has a rig (2) to which dredging is applied! the cleaning equipment is suspended by means of ropes, etc., and the driving mechanism for moving the raft.8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto veden puhdistamiseksi tai vesis-10 tön ruoppaamiseksi, tunnettu siitä, että käyttökoneistossa on rannasta tai sen läheisyydestä lauttaa ohjaavat ohjauslaitteet (5, 6).Apparatus for purifying or dewatering water according to claim 7, characterized in that the driving mechanism comprises control devices (5, 6) which control the raft from or near the shore.9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto veden puhdistamiseksi tai vesistön ruoppaamiseksi, tunnettu siitä, että käyttökoneistossa on paikannuslaitteis- 15 tolia varustettu elektroninen ohjausyksikkö.Apparatus for purifying or dewatering water according to claim 7, characterized in that the driving mechanism comprises an electronic control unit with positioning means.10. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että siinä on elimet veden liikuttamiseksi, kuten veden kierrätyslaitteisto, esimerkiksi aaltojen muodostamiseksi tai vesistössä olevan alueen sulana pitämiseksi. 20 » • · • I » · # » i · 6 116305Apparatus according to claim 3, characterized in that it has means for moving the water, such as a water recycling apparatus, for example to form waves or to keep the area in the water melted. 20 »• · • I» · # »i · 6 116305